DE2327269C3 - Vorrichtung zum Zuleiten eines insbesondere chemischreaktionsfähigen Kunststoffgemisches zu einer Form - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuleiten eines insbesondere chemisch reaktionsfähigen, aus mindestens zwei Komponenten bestehenden Kunststoffgemisches zu einer Form nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 12 82 522 bekannt. Dabei hat das Steuerorgan die Funktion der Steuerung der Mischphase und der Nichtmischphase, ferner eine Reinigungs- und Förderfunktion. Da derartige Vorrichtungen mit hohen Drücken und also mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten arbeiten, ergibt sich hinter der Mischkammer eine sehr turbulente Strömung, die hinsichtlich der Qualität des Spritzlings oft nachteilig ist

Durch die DE-GM 70 35 164 isi bereits bekannt der Mischkammer eine in Ströniungsrichtung sich verbreiternden Kanal nachzuordnen. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit verringert Diese Verringerung soll die Wirbelbildung und das Entmischen des Kunststoffgemisches verhindern. Dabei erstreckt sich

ίο dieser Kanal in zueinander im Winkel liegende zwei Richtungen. Jedes Stück des Kanals ist als Diffusor gestaltet und formt den turbulent aus der Mischkammer ausströmenden Kunststoffgemischstrom in einen wirbelfreien Strom um. Die Richtungsänderung des Kunststoffgemischstromes soll bei der bekannten Vorrichtung eine kürzere und kompaktere Gestaltung des Angußkopfes ermöglichen, damit der Angußzapfen geringvolumig und leicht vom Formling abtrennbar ausfällt

Das in den Kanal bei dem Abschluß jeder Formfüllung verbleibende Kunststoffgemisch härtet besonders schnell. Zum Verhindern von solchen, weitere Spritzvorgänge blockierenden Vorgängen muß der Angußkcpf nach jeder Einspritzung durch- und ausgespült werden. Die diesen Zweck erfüllende mechanische Einrichtung mit teuer herzustellenden, besonderem Verschleiß unterworfenen technischen Mitteln zum Umschalten von Spritzen auf Spülen und umgkehrt schließt zum Ableiten des Spülgutes ein zusätzliches Kanalsystem in sich ein. Der in der Form selbst angeordnete Angußkanal bleibt bei dieser Spülweise jedoch ungespült. Dieser wesentliche Mangel erfordert eine Nachbearbeitung des fertigen Formlings durch den Zwang zum Entfernen des Angußzapfens und verleiht dem Formling dadurch einen auffallenden Schönheitsfehler. Diese Mängel werden noch durch einen ziemlichen Verlust an Kunststoff dann ergänzt, wenn der zweite Teil des Kanals ausschließlich in die Form allein gelegt ist. Die erläuterte Spülweise der Zuleitungskanäle von der Mischkammer zur Form bzw. zum Formhohlraum bedingt außerdem eine lange Herstell- und Rüstzeit von Formling zu Formling bzw. von Spritzvc.-gang zu Spritzvorgang. Durch die Anwendung von Spülmitteln droht auch die Gefahr gesundheitlicher Schäden des Personals. Insgesamt hat also die bekannte Vorrichtung wesentliche Nachteile, die eine schlechte Wirtschaftlichkeit der Schäumanlage, einen hohen Preis der Formlinge, Verlust an teurem Kunststoff und an Arbeitskraft zur Folge haben.

Bei der Vorrichtung nach der DE-OS 19 48 999 tritt das in der Mischvorrichtung gebildete turbulente Gemisch mit hoher Geschwindigkeit über einen Angußkanal in den geschlossenen Formhohlraum ein, prallt in diesem im allgemeinen auf dessen der Eintrittsstelle gegenüberliegende Wandung auf und wird dabei unter Umbildung der ihm bis dahin innewohnenden kinetischen Energie in Wärmeenergie beruhigt. Die entstehende Wärmeenergie erhöht die Temperatur des Gemisches und fördert entsprechend der Eigenart der verwendeten oder herzustellenden Kunststoffe den eintretenden Vernetzungs- bzw. Härtevorgang. Wird das in der bekannten Mischvorrichtung entstehende Gemisch in erst nach der Füllung zu schließende, also noch offene Formhohlräume mit ungebrochener Turbulenz und Geschwindigkeit eingeführt, dann spritzt es in allen freien Richtungen zur Seite und zum Teil auch aus dem Formbereich heraus. Verluste an teurem Gemischgut und ungenaue Füllun-

gen, die insbesondere bei kleinen Schußgewichten zu großem Ausschuß führen können, und eine Gefährdung des Personals durch Spritzer sind die Folge. Ausschuß ergibt sich dann ferner insbesondere durch eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit der fertigen Formlinge auch bei höheren Schußgewichten durch die bei einem Aufspritzen des Gemisches eintretende Verteilung des Gemischgutes im Schließbereich der Form und insbesondere auf den außerhalb dieses Bereiches liegenden Teil des Formdeckels u. dgL Das dann in diesen Bereichen verhältnismäßig dünn verteilte Reaktionsgemisch vernetzt bzw. härtet schneller als die im zentralen Formhohlraum aufgefangene voluminöse Gemischmenge und fährt zu Verschlußschwierigkeiten der Form, zu rohen Formtrennfugen und Formmängeln des Formlings sowie zu einer unzulässig schlechten und marktstörenden Beschaffenheit der Oberfläche desselben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Mischkammer eine einfache Vorrichtung näohzuordnen, die das turbulent aus der Mischkammer ausströmende Kunststoffgemisch beruhigt, ehe es in die Form gelangt, und die mit einfachen Mittein gereinigt werden kann, ggf. unter Einschluß des in der Form liegenden Angußkanals. Diese Beruhigung gewährleistet eine nacharbeitsfreie Oberfläche der Formlinge.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Beruhigung des tubulent mit hoher Geschwindigkeit aus der Mischkammer austretenden Gemisches unter bei Bedarf gleichzeitiger Nachmischung in einem einzigen geradlinig verlaufenden Kanal, der weder bei einem unmittelbaren, insbesondere bündigen Anschluß an einen geschlossenen Formhohlraum noch bei einer Anordnung über einem offenen Formhohlraum gespült werden muß und eine aufeinanderfolgende Fertigung strukturell und oberflächenmäßig gleichbleibend guter Formlinge nacharbeitsfrei und in jedem Fall stoffver-Iust- und angußzapfenlos gewährleistet. Eine marktentsprechende und wirtschaftliche Fertigung ist damit auch bei einem gegebenen Zwang zum Füllen von Formen im noch offenen Zustand gewährleistet.

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeig"

Fig. 1 eine Mischkammer mit quer zu dieser angeordnetem Gemisch-Beruhigungskanal im Längsmittelschnitt und

F i g. 2 bis 4 einige der möglichen Querschnittsformen des Gemisch-Beruhigungskanals.

In der an sich bekannten Mischkammer 1 (Fig. 1) zum Erzeugen eines Polyurethangemisches aus zwei Kunststoff-Komponenten ist ein längs der Mischkammerachse verschiebbares Steuerorgan 2 angeordnet Dieses zum Teil als Kolben 3 ausgebildete Steuerorgan wird W>n einer Kolben-Zylinderanordnung 4 betätigt, die ah der der Ajstrittsöffnung 5 der Mischkammer entgegengesetzten Seite am Steuerorgan und Mischkammtfrgehäuse 6 angearbeitet ist. Der Kolben 3 gibt in der inneren Endlage mit seiner Stirnfläche 7 den Zugang der Eintrittsöffnungen 8,9 für die Kunststoff-Komponenten zur Mischkammer frei. In der anderen, äußeren Endlage verschließt der Kolben diese Eintrittsöffnungen und die Austrittsöffnung 5 der Mischkammer. Dabei v/erden die Eintrittsöffnungen bereits dann abgesperrt, wenn der Kolben 3 seine innere Endlage verläßt Im Mantel des Kolbens 3 bzw. im Kolben können hier nicht weiter gezeigte, aber bereits bekannte Rückleitungskanäle eingearbeitet sein, die dann, wenn der Kolben sich von seiner inneren Endlage zu entfernen beginnt und dementsprechend zum Verschließen der Eintrittsöffnungen 8, 9 angesetzt hat, frühestens nach Überwindung einer Abdichtzone seines vorderen Mantelendes gegenüber der Wandung der Mischkammer, die Eintrittsöffnungen mit voneinander getrennt im Mischkammergehäuse 6 angeordneten Rückführleitungen 10,11 verbindet.

In einem Winkel von 90° zur Längsrichtung der Mischkammer 1 und unmittelbar vor deren Ausirittsöffnung 5 ist ein Beruhigungskanal 12 für das in der Mischkammer erzeugte Kunststoffgemisch angeordnet. Dieser Beruhigungskanal mündet in hier nicht weiter gezeigter Weise frei über dem Hohlraum einer jeweils offenen, alsc noch unverschlossenen Form oder ist an den Hohlraum einer geschlossenen Form lind damit mit der Formteilobfcrfläche bündig angeschlossen. Die Stirnfläche der Auitrittsöffnung 5 der Mischkammer 1 und die Stirnfläche 7 des Kolbens 3 sind der Form der Wandung des Beruhigungskanals 12 angepaßt. Die Wandung des Beruhigungskanals 12 ist — zumindest in der im Bereich der Austrittsöffnung 5 der Mischkammer 1 liegenden Zone — zweckmäßig als senkrecht zur Längsachse der Mischkammer verlaufende ebene oder zylindrische Fläche ausgebildet, die die Ausmündung der Mischkammer 1 ausreichend abzudecken vermag oder abdeckt.

Die F i g. 2 bis 4 zeigen — schraffiert — über die ganze Länge des Beruhigungskanals 12 gleichbleibende Querschnittsausbildungen mit ebenen Flächen 13, 14 und 15 gegenüber der Austrittsöffnung 5 der Mischkammer.

In dem Beruhigungskana! 12 ist ein Kolben 16 längsbeweglich so angeordnet, daß er mit seiner Stirnfläche die Austrittsöffnung 5 der Mischkammer freigibt oder diese auf seinem Wege bis zum Erreichen der Austrittsöffnung des Beruhigungskanals 12 abschließt. Hat der Kolben 16 die Austrittsöffnung erreicht, so nimmt er eine zumindest bündige Lage zu deren Stirnfläche ein. Dadurch, daß beide Steuerorgane (Kolben 3 und 16) in ihren äußeren Endlagen eine zumindest bündige Stellung zu den Austrittsöffnungen der Mischkammer 1 bzw. des Kanals 12 einnehmen, wird nach jedem Misch- und Füllvorgang das Verbleiben von Mischungsresten in diesen beiden Räumen verhindert. Ist die Austrittsöffnung des Beruhigungskanals 12 bündig zum Hohlraum einer geschlossenen Form angeordnet, dann ergeben sich bei jeder Einspritzung angußzapfenlose und damit nacharbeitsfreie Formlinge. Erfolgt der Einguß des in dem Beruhigungskanal 12 beruhigten Kunststoffgemisches in einen vorerst noch offenen Formhohlraum, dann ergeben sich von selbst angußzapfenfreie und nacharbeitsfreie Formlinge.

Der Kolben 16 wird von einer Kolbenzylinderanordnung 19 betätigt, die koaxial zum Gehäuseteil 20 des Beruhigungskanals 12 festgelegt ist. In seiner mit der Stirnfläche der Austrittsöffnung des Beruhigungskanals bündigen Lage betrachtet ist zwischen Beruhigungskanal I? und Kolben-Zylinderanordnung 19 zumindest der den Querschnitten des Beruhigungskanals nach den F i g. 2 und 3 entsprechende Kolben 16 im wesentlichen zu einem kreiszylindrischen Schaft 160 erweitert. Die abgesetzte Form dieses zylindrischen Schaftes kann

nach Fig.2 durch einen Kreisabschnitt gegeben sein, dessen Sehnenlänge 13 größer als die Weite der Austrittsöffnung 5 der Mischkammer 1 ist. Der Kolbenquerschnitt entsprechend der Fig.3 besteht demgegenüber aus einer um eine Kreisabschnitt mit einem Zentriwinkel unter 180° verminderten Fläche mit gleicher die Sehnenlänge betreffender Größe wie vorstehend angegeben. Der Kolben entsprechend der Fig.4 kann von einem Schaft 160 quadratischen Querschnitts abgesetzt sein, kann aber auch — quadratisch oder rechteckig — querschnittsmäßig mit dem Querschnitt des Schaftes 16Ci übereinstimmen. Hat der Schaft 160 und mit diesem der nicht abgesetzte Kolben 16 sowie der Beruhigungskanal 12 eine Kreis-Ellipsen- oder sonstige Fläche zum Querschnitt, dann muß das Steuerorgan mit einer diesem Querschnitt geirnß geformten Stirnfläche 7 gegen Drehung gesichert sein.

Der Gehäuseteil 20 des Beruhigungskanals 12 und das Gehäuse der Kolbenzylinder-Anordnung können als selbständiges Bauaggregat ausgebildet sein, das durch Schraub- oder Schwenkverschlüsse am Mischkammergehäuse festlegbar ist.

Die Austrittsgeschwindigkeit des beruhigten Gemisches aus dem Beruhigungskanal 12 kann durch eine größere Querschnittsfläche derselben gegenüber derje-

lu nigen der Mischkammer beeinflußt und dadurch gesenkt werden. Während die Querschnittsabmessungen der Mischkammer durch den maximal zulässigen Abstand der Einmündungen der Eintrittsöffnungen 8 und 9 zum Zwecke einer hinreichend guten Vermischung der

is Größenordnung nach ziemlich festgelegt sind, kann die Geometrie und der Querschnitt des Beruhigungskanals 12 frei gewählt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zuleiten eines insbesondere chemisch reaktionsfähigen, aus mindestens zwei Komponenten bestehenden Kunststoffgemisches zu einer Form, mit einer Mischkammer, in der ein wenigstens einen Kolben aufweisendes Steuerorgan sitzt, das aus einer die Eintrittsöffnungen für die Komponenten offen lassenden Stellung bis in den Bereich der Austrittsöffnung hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich unmittelbar an die Austrittsöffnung (5) der Mischkammer (1) ein zur Form führender Kanal (12) anschließt, der eine gleichbleibende Querschnittsfläche und Querschnittsform aufweist und gegenüber der Mischkammerachse in einem insbesondere rechten Winkel umgelenkt ist, und daß der Kanal einen Kolben (16) enthält, der zwischen einer die Austrittsöffnung der Mischkammer freigebenden und einer den Kanal voll ausfüllenden Stellung hin- und herbewegbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Kanals (12) zumindest in der im Mündungsbereich der Mischkammer verlaufenden Zone als ebene Fläche ausgebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Querschnitt des Kanals (12) reehteckförmig gestaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanals (12) die Form eines Dreieckes aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanals (12) die Form eines Kreisabschnittes hat, dessen Sehnenlänge (13) größer als die Weite der Austrittsöffnung der Mischkammer (1) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisabschnitt einen Zentriwinkel von über 180° aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Kanals (12) zumindest im Mündungsbereich der Mischkammer (1) als zylindrische Fläche ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanals (12) zumindest in gleicher Größe wie derjenige der Mischkammer (1) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (7) des Steuerorgans (2) der Form der Wandung des Kanals (12) angepaßt ist.